使用带电粒子显微镜检查样品的方法与流程

本发明涉及一种使用带电粒子显微镜检查样品的方法。

本发明还涉及一种使用这类方法检查样品的带电粒子显微镜。

背景技术：

带电粒子显微术为一种众所周知且日益重要的显微物体成像技术，尤其是呈电子显微术的形式。从历史上看，电子显微镜的基本类已演变成许多众所周知的装置种类，如透射电子显微镜（tem）、扫描电子显微镜（sem）和扫描透射电子显微镜（stem），并且还演变成各种亚种，如所谓的“双射束”装置（例如fib-sem），其附加地采用“加工”聚焦离子射束（fib），允许支持活动，如例如离子射束研磨或离子射束诱导沉积（ibid）。技术人员将熟悉不同种类的带电粒子显微术。

通过扫描电子射束照射标本，以二次电子、背散射电子、x射线和阴极发光（红外、可见光和/或紫外光子）的形式加速“辅助”辐射从标本的发出。可检测这种发出辐射的一个或多个分量并将其用于样品分析。

通常，在sem中，背散射电子由固态检测器检测，其中每个后向散射电子在半导体检测器中产生许多电子-空穴对时被放大。当扫描射束时，背散射电子检测器信号用来形成图像，当主射束在样品上移动时，每个图像点的亮度由在样品上的对应点处检测到的后向散射电子的数量确定。图像仅提供关于待检查样品的拓扑的信息。

在称为“能量色散x射线光谱”或“eds”的过程中，测量样品的x射线响应于电子射束的能量，并在直方图中绘制以形成材料特定光谱。可将测量的光谱与各种元素的已知光谱进行比较，以确定所述样品中存在哪些元素和矿物质。

已知提供一组含有eds信息的彩色图像，其中每个彩色图像使用不同的色调表示不同的相位。在这种所谓的元素映射技术中，用户选择与样品相关的一个或多个相位，并为这些相位中的每一个分配所需的色调。这将产生一组图像，每个图像均含有有关不同色调中相关相位的信息。可将彩色图像组与sem图像进行比较，以识别感兴趣的区域。然而，用户以有意义且一致的方式解释这些图像相对困难。为此，已尝试将不同的相位和对应的颜色组合成单个彩色图像。然而，以有意义且一致的方式选择相位并分配色调为困难的且相当耗时的。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种检查样品的改进方法，其中特别是，所述方法提供具有改进的相位信息的样品的图像。

为此，提供根据权利要求1的方法。本文所定义的方法包含以下步骤：提供带电粒子射束以及样品，以及在所述样品上扫描所述带电粒子射束。使用第一检测器检测响应于在样品上扫描带电粒子射束而从样品发出的第一类型的发射。然后，将多个相互不同的相位分配给所述样品，其中利用所检测的第一类型的发射的光谱信息。作为实例，上述eds方法可用于这一步骤中以形成材料特定光谱并确定在所述样品中存在哪些元素和矿物质（即相位）。也可使用获得和使用光谱信息的其它方法。

如本文所定义，所述方法还包含以下步骤：参考hsv颜色空间，将对应的多个不同色调与所述多个相互不同的相位相关联。这意指将不同的色调（例如绿色、红色、橙色、蓝色）分配给不同的相位（例如元素、化学物质、矿物质等）。hsv颜色空间为一种使用色调（通常称为“颜色”，例如红色、绿色、蓝色）、饱和度（通常称为颜色的强度或纯度）和值（通常称为颜色的明度或暗度）来描述特定颜色的属性的颜色空间。hsv颜色空间可用圆柱几何图形表示，其色调、角度尺寸从0°的红色原色开始，经过120°的绿色原色和240°的蓝色原色，然后在360°环绕回红色。中心垂直轴线包含中性、消色差或灰色，范围从底部值为0的黑色到顶部值为1的白色。随着半径的增加，颜色的饱和度增加。

原则上，无论使用什么实际颜色空间，任何颜色均可在hsv颜色空间中描述。因此，本文所述的方法不限于特定颜色空间的使用，并且也可应用于rgb颜色空间（因为也可参考hsv颜色空间来描述所有rgb颜色）或其它颜色空间。

根据所述方法，控制单元用来提供所述样品的图像表示，其中，所述图像表示含有所述相关联的不同的色调。因此，控制单元用来向用户提供相位的信息，其中所述信息以所述不同色调编码。所述图像表示可为单个图像，尽管也可想到使用多个图像或含有图像表示等的数据表。所述图像表示优选地还含有不同的值和/或不同的饱和度。

如本文所定义，所述方法包含提供预选的连续色调范围的附加步骤。相对于hsv颜色空间，预选的连续色调范围为色调值的增大或减小，即角度尺寸的增大或减小，尽管它们不需要在预选期间以有序的方式提供或存储。需要注意的是，不需要提供完整的角度范围，即并非所有色调（红色、紫色、蓝色、绿色、黄色、橙色[红色]和/或中间色）均需要在预选的颜色范围内使用。举例来说，可想到的是，提供具有有限角度值的色调的预选范围，例如红色、橙色、黄色（即0°至60°）。在另一个实施例中，提供了单个色调的不同变化，即蓝绿色、绿色和黄绿色（即90°至150°）。

因此，预选的连续颜色范围包含参考hsv颜色空间的角度色调范围。在一个实施例中，参考hsv空间，预选的连续颜色范围包含整个角度色调范围。在另一个实施例中，预选范围包含参考hsv空间的有限角度色调范围。

根据所述方法，参考hsv颜色空间，将对应的多个不同色调与所述多个相互不同的相位相关联的步骤包含以下步骤：

-以这种方式从所述预选的连续色调范围中选择所述多个不同的色调，使得所选择的色调包含在所述预选的连续色调范围内的相互对应的间隔；和

-将所述选择的色调与所述多个相互不同的相位相关联。

这样，所述样品的图像表示含有参考hsv颜色空间具有相似色调间隔角的所述选定色调。以这种方式选择色调，使得最终相关联和使用的色调之间的色调间隔角从开始色调到结束色调基本上相等，从而确保最终图像（一个或多个）的易读性增加，并且确保由于不同相位之间的差异为直接可见的，因此用户可快速可靠地执行结果解释。在提供含有多相位信息的单个图像的情况下，并且特别是在最终图像中显示的相位数相对较高时，尤其如此。

此处要注意的是，在使用整个角度范围（0°至360°）的情况下，色调间隔角约等于360°/n，其中n为所使用的色调的数量。在仅使用有限角度色调范围的情况下，相应地确定间隔角，使得从开始颜色到结束颜色使用基本上相等的间隔角。

在一个实施例中，固定色调间隔角用于每个附加相位，其中固定色调间隔角等于黄金角。通过使用黄金角（大约137.5°）为每个附加相位选择附加色调，可确保——不管需要关联多少个相位——以这种方式选择所有色调，使得从最大的未使用间隙中选择下一种颜色，并且在给定模型的情况下，颜色不会重复尽可能长的时间。

因此，上述方法可利用以定义的方式将hsv颜色空间的拓扑映射到更高维的相位数据空间。使用所述方法可创建信息丰富、一致、更清晰的彩色图像，其中含有有关被检样品的相关信息。通过使用这种方法，图像也使用户在视觉上令人愉悦。由此，实现了本发明的目的。

下面将解释有利的实施例。

在一个实施例中，选择所述多个不同色调的步骤包含使用关于多个相互不同的相位的信息作为输入变量。所述信息可含有样品中检测到的相位数，这对于确定色调间隔角很有用。所述信息还可包含不同的相位数，这意指相似或有些相似的相位被分组在一起并被分配单个色调或相似的色调。相似相位可为具有相似组成的相位，因为它们包含一种或多种相同的化学元素，例如注意到这些或相容的色调。

在一个实施例中，提供了预选的连续色调范围内的步骤可包含将一个或多个预选的色调分配给对应的一个或多个相位的步骤。所述步骤可由控制单元执行。所述步骤可由所述控制单元或由用户启动。这样，例如有可能将蓝色调分配给硅，将紫色调分配给氧，并且将橙色调分配给铂。因此，有可能为最终使用的色调确定某些边界条件。这提供了不同样品和不同实验之间的一致性，用户可通过它更轻松地解释样品的结果。将某些色调预先分配给不同相位的边界条件显然对用本实施例可获得的色调间隔角设定了一些限制，这意指并非所有色调间隔角均必须相等或相似。然而，在给定这些边界条件的情况下，所述方法优选地以这种方式为附加相位选择附加色调，使得所选择的色调包含在所述预选的连续色调范围内的相互对应的间隔。

在一个实施例中，所述方法包含重复选择所述多个不同色调的所述步骤，并且将所述重新选择的色调与所述多个相互不同的相位相关联。所述重复步骤可由控制单元或由用户启动。举例来说，可在样品的数据采集期间进行重新选择。随着更多数据的进入，可检测到附加相位，并且可基于所述相位重新选择色调。举例来说，可在用户设定或改变边界条件之后附加地或替代地进行重新选择。举例来说，可想到的是，给定初始结果，用户希望将某种色调分配给某种相位（或组成），从而需要改变其它选定的色调。此重复步骤还可包含以下步骤：提供另外的预选的连续色调范围，其中预选的连续色调范围不同于初始提供的预选的连续色调范围。可想到例如在选择和关联的重复步骤期间使用更宽或更小的角度色调范围。

在一个实施例中，所述第一类型的所述发射用来编码所述图像表示内的不同饱和度。

在一个实施例中，第二检测器用于检测不同于所述第一类型的第二类型的发射。所述第二类型的所述发射可例如是二次电子和/或背散射电子。所述第二类型的所述发射用来在所述图像表示内编码不同的值。换句话说，sem用来获得被检查样品的灰度图像，并且颜色（优选地在所述图像的顶部上）用来在所述图像表示内编码第一类型（优选地与eds有关）的发射。

在一个实施例中，所述方法包含使用算法来选择和关联所述多个不同色调的步骤。

在一个实施例中，所述算法可包含以下步骤中的一个或多个：

-提供初始配色方案；

-提供一个或多个调整变量；

-生成最终配色方案并使用此最终配色方案提供所述样品的图像表示。

所述调整变量可包含一个或多个偏好，如全局偏好和/或用户偏好。所述调整变量还可包含用来改变一个或多个偏好的负调整值和正调整值。举例来说，样品的组成可用来生成调整值，所述调整值将全局偏好改变为最终偏好，并以此生成最终配色方案。

需要注意的是，上述算法利用预选的连续色调范围（即初始配色方案），并且基于一个或多个调整变量选择相关颜色（即最终配色方案）作为选择最终配色方案的边界条件。所选择的颜色可提供相互对应的色调间隔角，尽管可想到的是，色调间隔角基本上不对应。因此，根据一个方面，一种使用带电粒子显微镜检查样品的方法，其包含以下步骤：

-提供带电粒子射束以及样品；

-在所述样品上扫描所述带电粒子射束；

-使用第一检测器响应于在样品上扫描的射束检测来自样品的第一类型的发射；

-使用检测到的第一类型的发射的光谱信息，将多个相互不同的相位分配给所述样品；

-参考hsv颜色空间，将对应的多个不同色调与所述多个相互不同的相位相关联；和

-由控制单元提供所述样品的图像表示，其中所述图像表示含有所述相关联的不同色调；

其特征在于以下步骤：

-提供预选的连续色调范围；

-至少使用检测到的第一类型的发射的光谱信息来提供一个或多个调整变量；

-基于所述调整变量从所述预选的连续色调范围中选择所述多个不同的色调；和

-将所述选择的色调与所述多个相互不同的相位相关联。

通过使用这类算法，可确保使用适当的配色方案来创建相关、信息丰富、一致且更清晰的彩色图像表示。可想到这类算法的许多修改，并且将借助于附图中的实施例描述一些实施例。然而，首先，将描述本文所公开的方法的若干个其它实施例。

在一个实施例中，所述方法包含使用人工神经网络（ann）来选择和关联所述多个不同色调的步骤。ann可有利地用来基于可用数据来选择和关联相关的色调，并且在这方面相对有效。

在一个实施例中，所述方法包含使用自组织映射（som）作为所述人工神经网络的步骤。

在一个实施例中，所述ann的不同节点表示不同的相位。所述ann的外边缘可对应于所述预选的连续色调范围。参考hsv颜色空间，所述ann至少包含相对于色调和饱和度的信息。还可想到的是，所述方法包含初始化所述ann以包括多个预选相位作为对应的预选节点的步骤。

在一个实施例中，所述方法包含训练所述ann的步骤，其中所述训练步骤特别包含将所述ann与所述分配的多个相互不同的相位相匹配的步骤。

在一个实施例中，所述方法包含将特定色调预先分配给特定相位的步骤。

在一个实施例中，所述方法包含基于关于多个相互不同的相位的信息来归一化颜色特性的步骤。

根据一个方面，提供了一种检查样品的带电粒子显微镜，其中所述带电粒子显微镜包含：

-光学柱，其包括带电粒子源、最终探针形成透镜和扫描仪，用于将从所述带电粒子源发射的带电粒子射束聚焦到标本上；

-标本台，其位于所述最终探针形成透镜下游并被布置用于固持所述标本；

-第一检测器，其响应于从所述带电粒子源发射的带电粒子的入射，检测源自所述标本的第一类型的发射；和

-控制单元和处理设备，其连接到所述第一检测器。

如本文所定义，所述带电粒子显微镜被布置用于执行如上所述的方法，特别是因为所述控制单元和/或所述处理单元被布置用于执行所述方法的至少部分。

在一个实施例中，所述带电粒子显微镜还包含第二检测器，用于响应于从所述带电粒子源发射的带电粒子的入射，检测源自所述标本的第二类型的发射。

在一个实施例中，所述带电粒子显微镜还包含输出设备，用于输出已处理的第一检测器的信息和已处理的第二检测器的信息的组合。特别地，所述输出设备被布置用于输出彩色图像，其中所述彩色图像的颜色空间包含色调、值和饱和度，并且其中：

-第一类型的发射（例如eds数据）用于定义彩色图像的色调和饱和度中的至少一个；和

-第二类型的发射（例如sem数据）用于定义彩色图像的至少值。

附图说明

本发明现在将基于实例性实施例和所附示意图进行详细说明，在所附示意图中：

图1-示出了根据本发明的第一实施例的带电粒子显微镜的纵向剖视图；

图2-示出了根据本发明的第二实施例的带电粒子显微镜的纵向剖视图；

图3-示出了hsv颜色空间的表示；

图4-示出了选择和分配色调给相位的第一实施例；

图5-示出了使用人工神经网络来选择和分配色调给相位；

图6-示出了选择和分配色调给相位的第二实施例；

图7-示出了使用归一化颜色特性的实施例；

图8-示出了选择和分配色调给相位的算法的实施例；

图9-示出了使用本文公开的方法的样品的图像表示。

具体实施方式

图1（不按比例）为根据本发明的实施例的带电粒子显微镜m的实施例的高度示意性描绘。更具体地，其示出了透射型显微镜m的一个实施例，其在这种情况下为tem/stem（尽管，在本发明的上下文中，它可能只是有效地为sem（见图2），或例如基于离子的显微镜）。在图1中，在真空外壳2内，电子源4产生电子射束b，电子射束b沿电子光学轴线b'传播并穿过电子光学照明器6，从而用于将电子引导/聚焦到标本s的选定部分上（例如，可（局部地）薄化/平面化）。还描绘了偏转器8，其（尤其）可用来实现射束b的扫描运动。

标本s被固持在标本固持器h上，所述固持器可由定位设备/台a以多个自由度定位，所述定位设备/台将摇架a'移动到（可拆卸地）附着的固持器h中；例如，标本固持器h可包含（尤其）可在xy平面中移动的手指（参见所描绘的笛卡尔坐标系；通常情况下，平行于z的运动和关于x/y的倾斜也为可能的）。这类移动允许标本s的不同部分被（在z方向上）沿轴线b'行进的电子射束b照明/成像/检查（和/或允许执行扫描运动，以作为射束扫描的替代）。如果需要，可将（未描绘的）任选冷却设备与标本固持器h进行密切的热接触，以便例如在低温下维护它（以及其上的标本s）。

电子射束b将与标本s相互作用，使得各种类型的“受激”辐射从标本s发出，包括（例如）二次电子、背散射电子、x射线和光学辐射（阴极发光）。如果需要，可借助于分析设备22检测这些辐射类型中的一种或多种，分析设备可为例如组合的闪烁体/光电倍增管或edx或eds（能量分散x射线光谱仪）模块；在这种情况下，可使用与sem中基本相同的原理构建图像。然而，替代地或补充地，可研究穿过（通过）标本s，从其离开/发出并继续沿轴线b'传播（基本上，尽管通常具有一定偏转/散射）的电子。这类透射电子通量进入成像系统（投影透镜）24，所述系统通常包含各种静电/磁透镜、偏转器、校正器（如消象散器）等。在正常（非扫描）tem模式下，此成像系统24可将透射电子通量聚焦到屏幕26上，如果需要，所述屏幕可缩回/撤回（如箭头26'示意性所示），从而使其远离轴线b'。标本s的（一部分）的图像（或衍射图）将由屏幕26上的成像系统24形成，并且这可通过位于外壳2的壁的适当部分中的观察端口28来查看。屏幕26的缩回机制可例如本质上为机械和/或电气的，且在此处未描绘。

作为在屏幕26上观察图像的替代，可反而利用以下事实：离开成像系统24的电子通量的聚焦深度通常很大（例如，约1米）。因此，可在屏幕26的下游使用各种其它类型的分析装置，如：

-tem相机30。在相机30处，电子通量可形成可由控制器/处理器20处理并例如显示在如平板显示器的显示设备（未描绘）上的静态图像（或衍射图）。当不需要时，相机30可缩回/撤回（如箭头30'示意性所示），以使其脱离轴线b'。

-stem相机32。来自相机32的输出可被记录为标本s上的射束b的（x,y）扫描位置的函数，并且可构建图像，所述图像为作为x,y函数的来自相机32的输出的“映射”。相机32可包含直径为例如20mm的单个像素，与相机30中特征性地存在的像素矩阵相反。而且，相机32的采集速率（例如每秒10⁶个点）通常比相机30（例如每秒10²个图像）高得多。再次，当不需要时，相机32可缩回/撤回（如箭头32'示意性所示），以使其脱离轴线b'（但在例如面包圈形环形暗场相机32的情况下这类缩回不为必需的；在这类相机中，当不使用相机时，中心孔将允许通量通过）。

-作为使用相机30或32成像的替代，也可调用分光镜装置34，所述分光镜装置可为例如eels模块。

应当注意，物品30、32和34的顺序/位置并不严格，并且可想到许多可能的变化。举例来说，分光镜装置34也可集成到成像系统24中。

在所示的实施例中，显微镜m还包含可伸缩的x射线计算机断层扫描（ct）模块，通常由附图标记40指示。在计算机断层扫描（也称为断层扫描成像）中，源和（径向相对的）检测器用来沿不同的视线观察标本，以便从各种角度获得标本的穿透性观察。

注意，控制器（计算机处理器）20经由控制线（总线）20'连接到各种图示的组件。这一控制器20可提供多种功能，如同步动作、提供设定点、处理信号、执行计算以及在显示设备（未描绘）上显示消息/信息。不用说，（示意性描绘的）控制器20可（部分地）在外壳2的内部或外部，并且可根据需要具有整体或复合结构。

熟练的技术人员将理解，外壳2的内部不必保持严格的真空；例如，在所谓的“环境tem/stem”中，在壳体2内有意地引入/维持给定气体的背景气氛。熟练的技术人员还将理解，在实践中，如此可能为有利的：限制外壳2的体积以使其在可能的情况下基本上围绕轴线b'，采取所使用的电子射束通过其中的小管（例如，直径约为1cm）的形式，但加宽以容纳例如源4、标本固持器h、屏幕26、相机30、相机32、光谱装置34等结构。

根据本发明的带电粒子显微镜m，并且其实施例在图1中示出，因此包含光学柱o，其包括带电粒子源4、最终探针形成透镜6和扫描仪8，用于将从所述带电粒子源4发射的带电粒子射束b聚焦到标本上。所述装置还包含标本台a、h，其位于所述最终探针形成透镜6的下游，并且布置成用于固持所述标本s。所述装置还包含第一检测器22，其响应于从所述带电粒子源4发射的带电粒子b的入射检测源自所述标本的第一类型的发射。在所示的实施例中，第一检测器22为分析设备22，其如前所述可为组合的闪烁体/光电倍增管或eds（能量分散x射线光谱仪）模块。在优选实施例中，所述第一检测器为eds。此外，根据本发明的装置包含控制设备20，其（借助于线20'）连接到所述第一检测器22（示意性示出）。根据本发明，所述带电粒子显微镜m被布置用于执行根据本发明的方法，稍后将借助于图3至图8对其进行解释。

现在首先参考图2，示出了根据本发明的装置的另一个实施例。图2（未按比例）为根据本发明的带电粒子显微镜m的高度示意图；更具体地，它示出了非透射型显微镜m的实施例，其在这种情况下为sem（尽管，在本发明的上下文中，它可能只是有效地例如为基于离子的显微镜）。在图中，与图1中的物品对应的部分使用相同的附图标记指示，并且在此不再单独论述。附加到图1中的（尤其）为以下部件：

-2a：真空端口，其可被打开以引入物品（组件、标本）到真空室2的内部/从真空室2的内部移除物品（组件、标本），或者例如辅助设备/模块可安装在其上。如果需要，显微镜m可包含多个这类端口2a；

-10a、10b：示意性描绘了照明器6中的透镜/光学元件；

-12：电压源，如果需要，允许标本固持器h或至少标本s偏置（浮动）到相对于地面的电位；

-14：显示器，如fpd或crt；

-22a、22b：分段电子检测器22a，其包含围绕中心孔22b（允许射束b通过）设置的多个独立检测段（例如象限）。这类检测器可例如用来研究从标本s出射的电子的输出（第二或背散射）通量（的角度依赖性）。

因此，如图2所示的带电粒子显微镜m包含光学柱o，其包括带电粒子源4、最终探针形成透镜6、10a、10b和扫描仪8，用于将从所述带电粒子源4发射的带电粒子的射束b聚焦到标本s上。所述装置还包含标本台a、h，其位于所述最终探针形成透镜6下游并被布置用于固持所述标本s。所述装置还包含第一检测器22，其响应于从所述带电粒子源4发射的带电粒子b的入射检测源自所述标本的第一类型的发射。在所示的实施例中，第一检测器22为所述分析设备22，其如前所述可为组合的闪烁体/光电倍增管或eds（能量分散x射线光谱仪）模块。在替代实施例中，第一检测器22可为分段检测器22a、22b。在优选实施例中，所述第一检测器为eds。此外，根据本发明的装置包含所述控制设备20，其（借助于线20'）连接到所述第一检测器22。

图1和图2中所示的装置可用于用根据本发明的方法检查样品。通常，所述方法的实施例均包含以下一般步骤：

-在所述标本s上扫描所述带电粒子射束b；

-使用第一检测器22响应于在标本s上扫描的射束b检测来自标本s的第一类型的发射；

-使用检测到的第一类型的发射的光谱信息，将多个相互不同的相位分配给所述样品；

-参考hsv颜色空间，将对应的多个不同色调与所述多个相互不同的相位相关联；和

-由控制单元20提供所述样品的图像表示，其中所述图像表示含有所述相关联的不同色调。

本文公开的方法还包含以下步骤：

-提供预选的连续色调范围；

-以这种方式从所述预选的连续色调范围中选择所述多个不同的色调，使得所选择的色调包含在所述预选的连续色调范围内的相互对应的间隔；和

-将所述选择的色调与所述多个相互不同的相位相关联。

下面将进一步详细解释上述方法步骤。

图3示出了在本文定义的方法中使用的hsv颜色空间101的实例。hsv颜色空间101为一种使用色调（通常称为“颜色”，例如红色、绿色、蓝色）、饱和度（通常称为颜色的强度或纯度）和值（通常称为颜色的明度或暗度）来描述特定颜色的属性的颜色空间。hsv颜色空间可用如图3所示的圆柱几何图形表示，其色调、角度尺寸从0°的红色原色开始，经过120°的绿色原色和240°的蓝色原色，然后在360°环绕回红色。中心垂直轴线包含中性、消色差或灰色，范围从值为0的黑色（图3的底部）到值为1的白色（图3的顶部）。随着半径的增加，即从中心向外，颜色的饱和度增加。hsv颜色空间的细节本身对于颜色空间领域的技术人员为已知的。

图4示出了如何可将多个不同的色调分配给多个相互不同的相位的实施例。在此实施例中，提供带电粒子射束和样品，并且在所述样品上扫描带电粒子射束。检测样品的第一类型的发射，如x射线。基于那些检测到的发射，将相互不同的相位氧（o）、铝（al）和硅（si）分配给所述样品。

图4示出了颜色空间201的一部分的示意性图像表示，所述颜色空间可用于提供被检查样品的图像表示。此处可看出，提供了预选的总共八种连续色调211-218的范围201，其中使用了以下色调：

211-红色；

212–橙色；

213–黄色；

214–绿色；

215–蓝绿色；

216–蓝色；

217–紫罗兰色；和

218–紫色。

基于预选的连续色调范围和可用的不同相位，可选择多个不同的色调。以这种方式进行选择，使得所选择的色调包含在所述预选的连续色调范围内的相互对应的间隔。在所示的实施例中，选择红色211、黄色213和蓝色216。在所述预选的连续色调范围内，参考hsv颜色空间，这些色调具有基本上相等的色调间隔角。在所示的实施例中，然后将红色211分配给氧，将黄色213分配给硅，并且将蓝色216分配给铝。作为替代方案，可想到的是，将红色211分配给铝，将黄色213分配给氧，并且将蓝色216分配给硅。

举例来说，可使用算法（另请参见图8的描述）随机地或以更加结构化的方式将所选择的色调分配给不同的相位。可想到例如由控制单元或由用户提供边界条件。这些边界条件可包括特定相位所需的色调，如需要将色调红色211分配给氧（o）。这样，可将特定的色调预先分配给特定的相位。基于这些边界条件，可从预选的色调列表中选择附加颜色。

作为替代方案，可想到的是，作为第一颜色，任何任意色调从所述预选的连续色调范围内选择。不需要在预选的连续色调范围内选择第一个色调。举例来说，可想到的是，色调橙色212、绿色214和紫色217被选择用于o、si和al，因为这些颜色也表现出基本上相等的色调间隔角。

作为替代方案，可想到的是，使用所述预选的颜色范围内的后续色调。举例来说，可想到的是，色调橙色212、黄色213和绿色214用于si、o和al，因为这些色调也表现出基本上相等的色调间隔角。

图5示出了人工神经网络（ann）如何可用于选择和关联多个不同色调。图5示出了由这类ann生成的颜色空间301，在一个实施例中，其可为自组织映射（som）。这样，化学组成可被映射到节点（311-316、321、322）的网络上，这些节点尊重它们由颜色模型给出的它们的相互依赖性。网络可根据输入数据进行调适，即当检测器检测到附加数据时。这类ann，特别是som，通常可用于生成和选择要在样品的图像表示中使用的色调。主要优点是，可使用ann并对其进行编程以反映相位组成的（不）相似之处：

-组成相似的相位应具有相似的颜色；

-重叠的相位应在色轮上具有相邻的颜色，以便能够混合；

-两个相异的相位不应获得相似的颜色；和

-不同的相位（不同于所有其它相位）应具有不同的颜色。

此外，可添加边界条件，以确保ann在整个实验中产生一致的结果。举例来说，无论周围环境如何，某个相位（如铜）均希望获得相同的颜色。因此，有可能将ann初始化为包括多个预选相位作为对应的预选节点。

此外，可对ann进行编程以专门适应可用数据。这样，例如，有可能防止在场景中不存在某些相位的情况下分配颜色，或者将它们分配给不同的相位。最终，期望在样品的最终图像表示中利用横跨整个颜色空间的色调，因为这提供了一种以最清晰和信息密集的方式向用户传达技术信息的方式。因此，可对ann进行编程，用于以这种方式从所述预选的连续色调范围中选择所述多个不同的色调，使得所选择的色调在所述预选的连续色调范围内基本上包含相互对应的间隔。当然可想到的是，由于存在某些边界条件，并非所有的色调均具有对应的色调间隔角。

此外，相似的相位可被赋予相似的、兼容的颜色。因此，可想到的是，在一个实施例中，通常存在两个不同的相位，即相位a和相位b。对于这两个不同的相位，可选择两种相反的色调，如橙色和蓝色。因此，相位a由色调蓝色表示，而相位b由色调橙色表示。然而，样品中存在相位b的若干个变化，并且这些变化可通过为这些不同的相位b变化选择不同的橙色色调来直观地表示。因此，例如，有可能对于这些相位b变化，使用色调橙色-红色到黄色（所谓的兼容颜色），而对于相位a，使用单个蓝色-色调（所谓的相反颜色）。这样，仍然以这种方式从所述预选的连续色调范围中选择颜色，使得所选颜色包含在所述预选的连续色调范围内的相互对应的间隔。

现在仍参考图5，可看出，参考hsv颜色空间，所述ann包含至少相对于色调和饱和度的信息。多数饱和色（例如，最纯的相位）位于网络的边界，较并且不饱和的颜色（例如，较纯的相位）位于网络的中心。

图6示出了如本文所公开的方法的一个实施例，相比于图4，使用了替代方法。在图6中，总共提供了八种色调（红色411、橙色412、黄色413、绿色414、蓝绿色415、蓝色416、紫罗兰色417和紫色418），其中这些颜色与特定元素相关联。举例来说，硅（si）可与红色色调411预先相关联，铝（al）可与紫色色调418预先相关联，并且氧（o）可与绿色色调414预先相关联。一旦数据进入，结果证明si、al和o作为元素存在于样品中，则可提供对应的红色、紫色和绿色作为预选的连续色调范围。换句话说，在这种情况下，仅提供三种可能的色调红色、紫色和绿色。现在，如图6所示，三角形401中带有x标记，存在不同的相位，并且可以这种方式从预选的连续色调范围（红色、紫色、绿色）中选择不同的色调，使得所选色调包含在所述预选的连续色调范围内的相互对应的间隔。在这方面，为了建立相互对应的色调间隔角，可想到色调的混合或偏移。例如，在图6中可看到，x标记的簇（每个簇表示相似的相位）以这种方式被定位在三角形内，使得它们之间存在基本上对应的色调间隔角。因此，最终图像对于样品中存在的每个相位簇确实具有对应的色调间隔角。

还可想到的是，基于关于多个相互不同的相位的信息，所述方法包含归一化颜色特性的步骤。图6示出了颜色空间相对于整个颜色空间（三角形）有点集中。图7（左手侧）示出了不同的相位在颜色空间的b和c边缘之间非常集中的实例。通过归一化颜色特性（可包括归一化色调、值和/或饱和度），有可能扩展颜色在最终图像表示中的使用。在这点上，需要注意的是，归一化之后图7（右手侧）中使用的颜色（点）提供了在颜色空间上的扩展。因此，样品的图像表示对于用户而言信息更密集且更清晰。

图8示出了本文所公开的方法的一个方面的实施例。图8示意性示出了可用于将色调分配给检测到的相位的算法的实施例。块u、v、w通常表示用户接口块u、检测器块v和处理器块w。这些块u、v、w为通常由算法块i-vi表示的算法提供输入。在此，算法包含以下步骤：在算法块i中泛化中间配色方案，在算法块iii中渲染生成偏好调整的负调整ii和正调整iv，以及使用来自处理器块w的偏好调整和全局偏好两者来生成最终偏好v。使用最终偏好v，可将颜色分配给某个相位vi，通过所述相位v可再次更新中间配色方案i。以这种方式生成的中间配色方案输出到用户接口块u，以提供最终配色方案。

用户接口块u可向中间配色方案i提供用户偏好。检测器块v可提供关于积分组成、相位重叠统计和/或与样品的检测特征有关的其它变量的信息，以提供负和/或正调节ii、iv。处理器块w可向算法提供全局偏好。

通常，所述算法可使用以下步骤：

1.将“锁定”元素放置在中间配色方案i中，其中锁定元素由用户通过用户接口模块u提供；

2.挑选样品中比例最大的下一个未放置元素；

3.降低对已占用的颜色的偏好；

4.增加对与已放置的共存元素兼容的颜色的偏爱，例如具有最大或对应的色调间隔角；

5.将这些偏好调整iii与来自处理器单元块w的全局偏好组合，以生成最终偏好v；

6.根据最终偏好（“放置元素”）vi挑选颜色；

7.重复步骤2至6，直到放置了所有检测到的元素或相位，其中可想到的是，例如通过根据积分组成均衡权重来进行负调整和/或正调整。

因此，在图8所示的实施例中，提供预选的连续色调范围，并且至少使用检测到的第一类型的发射的光谱信息来提供一个或多个调整变量。基于这些调整值，从所述预选的连续色调范围中选择所述多个不同色调。最后，所述选择的色调与所述多个相互不同的相位相关联。

需要注意的是，步骤3和4中的增加和减少分别类似于前面相对于图8提到的正iv和负ii调整。

图9示出了样品的图像表示的黑白版本，在这种情况下为陶瓷（si、al、o）上的铂-铑粒子。图像表示含有通过本文公开的方法选择的不同色调。色调包含铝的蓝绿色、硅的蓝色、铂的橙色、氧的紫色和铑的黄色。铂和铑为相似的相位，并且被分配兼容的色调黄色和橙色。si、al和o为不同的相位，并且被分配蓝绿色调，以最大化图像表示中使用的色调间隔角。结果为pt-rh粒子清晰可见，给出了有关样品的更多信息。

本文已公开了所述方法的若干个实施例。所需的保护由所附权利要求书确定。

参考资料

图7–改编自：pawlowsky-glahn，egozcue，tolosana-delgado：“关于组成数据分析的讲义”（http://www.sediment.uni-goettingen.de/staff/tolosana/extra/coda.pdf，第36页，参考martin-fernández，josepa.等人“基于差异测量的组成数据差异测量”载于：《iamg论文集（proceedingsofiamg）》.1999.p.211-216.）。